PoE 是什么

以太网供电（Power over Ethernet）技术使用一根网线为 PoE 受电设备 （Powered Device，缩略为 PD）同时提供电力供应和网络连通。

受电设备包括无线访问接入点（AP），IP  摄像头，VoIP 电话，PoE 发光二极管（LED）照明设备和其他受电交换机。这些设备与 PoE 交换机 （亦称供电设备或 Power Sourcing Equipment，缩略为 PSE）互联，并从之获取电力。

PoE 的标准有哪些

PoE 有很多标准和协议，有些是厂商的私有标准，有些是 IEEE 获批的业界通行标准，有些甚至仅仅使用了网线作为介质传输电力和模拟信号。通用 PoE 标准一般认为有如下三种：

PoE 标准，协议号为 IEEE 802.3af，这是原始 PoE 标准，从以太网端口输出 15.4W 的电力，此时，距离交换机 100 米的输出功率为 12.95W。

PoE+ 标准，协议号为 IEEE 802.3at，PoE+ 将以太网端口输出功率翻倍，可提供 30W 电力输出，此时，距离交换机 100 米的输出功率为 25.5W。

PoE++ 标准，有人也称之为 Ultra PoE，UPoE（Ultra PoE 之缩写，区别于 Universal PoE 的 UPoE，后者是一个私有协议），或使用 4PPoE 指代此协议。虽然这些并不全部是协议名称的表达，甚至有些名称的使用还存在争议，但这些名字都可能指代新近获批的一项 PoE 协议 IEEE 802.3bt ，此标准提供每端口 60W 至 90W 电力输出。在 60W 标准下，距离交换机 100M 的输出功率为 51W。

这里，我们提供了一张演进路线图：

使用 PoE 有什么好处

首先，由于需要更少的电源适配器和电缆，它将有助于降低基础设施的安装和日常运营成本。因为可以利用现有网络基础设施，所以无需有资质的持证电工既能完成部署，用户还可以通过交换机集中管理电力输出来节省能源成本。

其次，PoE 十分灵活并易于设置。它不受限于固定电源插座，即使在没有或因为历史保护原因而不能部署现代电力基础设施的老旧建筑物中也可轻松完成电力部署。

最后，面对断电等突发事件，PoE 技术也为业务提供了可靠性保证。例如，对于配备了 UPS（不间断供电）系统或者 RPS（冗余电源）的现代化机房，使用 PoE 供电的安全摄像头，门禁系统，传感器和其他安防设备不会因为市政电力中断而被解除安全保护。

PoE 电力传输模式

PoE 通常使用三种模式通过以太网线传送直流电力，分别是：模式 B 即Alternative B，缩写成 Alt B，有时也被称为 mode B; 模式A 即Alternative A，缩写成 Alt A，有时也被称为 mode A，以及一个在 802.3bt 协议中被使用的模式 4PPoE，这也是为什么有人会用关键词 4PPoE 指代 PoE++ 协议的原因。

模式 B：对于 100 BASE-T 快速以太网而言，数据传输使用双绞线 4 对线芯中的 2 对，分别是引脚 1,2,3,6。而 PoE 的模式 B 恰好使用空闲的 2 对即4条线芯进行电力传输，分别是引脚 4,5,7,8 这容易理解，但并不意味着在 100 BASE-T 快速以太网上进行电力输送就一定使用模式 B。

模式 A：模式 A 使用引脚 1,2,3,6 进行电力传输，这意味这无论是对于快速以太网而言还是对于速率更高的1G/2.5G/5G/10Gbps 网络而言，电力和数据都是在相同线芯中进行传输的。

4PPoE：4PPoE 是”4 线对传输 PoE（4 Pair transmission PoE）”的缩写，这一模式被 802.3bt 协议所采纳，将使用双绞线的全部 4 对即 8 条线芯进行电力输送。

使用哪种电力传输模式

供电设备（PSE）决定使用何种电力传输模式（Alt A，Alt B 或 4PPoE），受电设备（PD) 需要支持其应该支持的所有电力传输模式，例如，一个声称符合 IEEE 802.3at 的 PD 设备应该同时支持模式 A 与模式 B而声称符合 IEEE 802.3bt 的 PD 设备还要支持 4PPoE 模式。仅支持模式 A 或模式 B 的 PD 设备在 IEEE 802.3 33.3.1 PD PI 中被显式禁止。

电力和数据何以在相同线芯传输

当使用双绞线组建网络时，以太网借助双绞线 8 条绞合铜缆的全部或部分线芯以电信号的形式传输数字信息。

以太网供电技术或使用与数据传输相同的线芯为 PD 设备提供直流电，而不会对数据通讯造成影响，这是因为以太网供电技术向绞合线对同时传输共模电压，而以太网双绞线通过采纳差分信令技术排除了直流供电对数据通讯造成的影响。

差分信令技术被以太网双绞线采纳的本意是用以抵抗电磁噪声。当电路中的源阻抗和接收阻抗相等时，外部电磁干扰往往同时对两个相邻导体造成同样的干扰。差分信令技术在两条绞合导体中传输振幅相同，相位相反的信号并在接收端比较电压差，这与不使用此技术的一根信号线一根地线的方式相比，有效的抵抗了电磁噪声。

以太网供电因此受益，得以使用相同的绞合铜缆同时传输数字信号并为 PD 设备供电。

什么是主动 PoE 与被动 PoE

主动 PoE （Avtive PoE）标准针对安全性进行了优化。除了使用安全电压外，设备还需执行既定的通讯程序。在供电前，PoE 电源模块要测试连接。然后会执行一次”握手”，这意味着它将检测并确保 PoE 发送端和接收端的兼容性，如果接收方没有响应，则 PSE 不会进行供电。如果你的 PoE 设备符合 IEEE 802.3af，802.3at 或 802.3bt 标准，那么它使用的是主动 PoE 标准。

被动 PoE（Passive PoE）通常指那些不使用 IEEE 802.3af，802.3at 或802.3bt 协议的 PoE 设备。被动 PoE 不进行握手协商，所以在插入以太网线缆为之供电前，了解你的设备需要何种 PoE 电压至关重要。如果接入电压有误，设备很可能遭受永久性电器损坏。不恰当使用被动 PoE 就好比将一个 110V 电动剃须刀插入 220V 的插座。而 PoE 受电的基础网络设备往往要比一个电动剃须刀贵得多。

主动 PoE 如何保护接入设备

主动 PoE 设计了一项检测机制，以避免可能连接的任何非 PoE 设备（PoE 不兼容设备）因为 PoE 供电技术而造成损坏。这意味着只有符合 PoE 标准的设备才能从网线获取电力输送。这一过程被称为“阻抗功率发现”（resistive power discovery）。

通过周期性施加电压，可以检测终端设备的阻抗，阻抗被用以确认终端设备是否是一个符合 PoE 标准的 PD 设备。检测电压用 VDETECTED 表示，且必须在有效范围 VVALID 内。VVALID 范围是 2.8V – 10V。根据 IEEE 802.3-2012 7.4.1.4 关于开路差分输出电压中”驱动单元接口连接器测得开路差分输出电压不超过 13 V”的描述，VVALID 被认为是不会损害非 PoE 设备的安全电压。PSE 在两个不同的检测电压 VDETECTED 下测量终端设备电力端口 （PI） 上的电流并得到 ΔVTEST 以及 ΔITEST，籍此，可以计算终端设备的差分输入阻抗，这是 PSE 用以判断终端设备是否为合规 PD 设备的决定因素。如果阻抗 R 落在合规阻抗 RGOOD 范围内，则判断为 PoE 合规 PD，否则 PSE 将停止检测，不对终端设备进行供电。RGOOD 的范围是 19 K Ω – 26.5 K Ω。这一检测过程在第一个 500 ms 内被实施：

一旦检测到兼容的 PD 设备，PSE 将执行另一次阻抗检测，这一检测用于功率分级。

什么是 PoE 功率分级备

IEEE 802.3af 定义了 PoE 功率分级中的等级 0-3（Class 0-3），IEEE 802.3at 等义了等级4（Class 4），IEEE 802.3bt 则新增了等级 5-8 （Class 5-8）。

所有这些等级都与 PSE 将要向 PD 提供的功率和电平相关，不同等级定义了 PD 设备可能需要的最大功率范围，以及 PSE 设备为了满足 PD 要求所需要提供的最小功率范围。

和选择电力传输模式相仿，PSE 设备将决定是否执行 PoE 功率分级，如果 PSE 设备开始分级操作，一个合规的 PD 设备必须响应功率等级。

在结束兼容 PD 设备检测之后，将耗费额外 75ms 执行分级操作。在分级阶段，PSE 将向 PD 的 PI 提供一个更高的电压 VCLASS，并测量电流 ICLASS，电压 VCLASS 的范围在 15.5V – 20.5V 之间，测得的 ICLASS 将决定 PD 的分级。分级完成后 PSE 将向 PI 输送电力。

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